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印尼褐煤湿煤末（煤泥）流变特性和燃烧特性研究

作　者: 吕帅
导　师: 蒋旭光
学　校: 浙江大学
专　业: 工程热物理
关键词: 印尼褐煤湿煤末煤泥浆热重-红外管道流变中试燃烧
分类号: TD849.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

国华印尼电厂燃用印尼当地褐煤水分为60%,经干燥产生的粉尘采用湿法沉降,形成含煤废水,经沉淀后形成含水量较大的湿煤末(俗称煤泥),产生量约为10～15t/h,具有颗粒细、水分和挥发份高、粘度高等特点,无法直接利用。本文首先运用热重-红外分析方法,对印尼褐煤湿煤末进行热解和燃烧的实验研究和动力学分析。实验表明,升温速率对热解和燃烧反应特征温度和其他特征参数基本都有正相关的影响。对于热解过程,反应线性拟合结果呈明显的三段式分布.相同转化率区间内,试样热解活化能与升温速率关系不大；而在同一升温速率下,试样热解反应活化能随转化率的增加而增加。与热解反应不同,燃烧反应动力学参数在整个反应区间直接线性拟合结果较好。10℃/min、30℃/min和50℃/min升温速率下的反应分别为2级、1.5级和1.5级化学反应,随升温速率的增加,燃烧活化能逐渐减小.红外分析表明,热解析出组分主要为C02、CO及少量醛、酮、酸类物质,燃烧析出组分以C02为主。文章采用单螺杆泵与竖直管道循环回送装置进行印尼褐煤煤泥浆管道流变特性的试验,得到不同浓度煤泥浆在不同流量下的管道压力降,并对煤泥浆流变参数以及管道阻力特性进行计算。试验发现,印尼褐煤湿煤末制备的煤泥浆在试验浓度(43.9%-50%)内表现出剪切变稀特性,且当质量浓度在44.7%到45.8%之间完成从假塑性流体到屈服假塑性流体。经过对流变特性参数的拟合发现,τ0、K、n随浆体浓度呈以e为底数的指数函数规律变化。通过旋转粘度计下纯剪切流动的对比实验,发现印尼褐煤煤泥浆流动特性与管道流动相一致,表现为屈服假塑性流型,且由于成浆浓度较小,屈服应力比管流下屈服应力小一个数量级。最后,在500×500mm2流化床中试试验台上进行燃烧和排放特性的测试,试验得到不同工况下的点火曲线,且浆体燃烧工况稳定,沸腾层温度均能达到850℃以上,燃烧温度较高。各工况下常规污染气体排放浓度低于国家标准,燃烧效率很高,均达到98%以上。在此基础上,文章设计了印尼褐煤湿煤末(煤泥)循环回用的工艺流程图,并进行锅炉热力计算和选型工作,为印尼褐煤湿煤末(煤泥)的能源化回收利用提供了科学依据。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-13
第1章绪论  13-22
  1.1 课题研究背景  13-19
    1.1.1 水煤浆的制备  13
    1.1.2 水煤浆热解燃烧研究  13-14
    1.1.3 水煤浆流变与管道输送技术研究  14-18
    1.1.4 水煤浆中试燃烧研究  18-19
  1.2 本文研究背景  19-22
    1.2.1 印尼褐煤湿煤末(煤泥)煤质分析  19-20
    1.2.2 印尼褐煤湿煤末(煤泥)灰成分及粒度分析  20-22
第2章印尼褐煤湿煤末(煤泥)热解燃烧的热重-红外分析  22-38
  2.1 引言  22
  2.2 试验方法与样品  22-23
    2.2.1 实验仪器介绍  22
    2.2.2 实验方法  22
    2.2.3 实验样品  22-23
  2.3 实验结果分析  23-37
    2.3.1 热重分析  23-29
    2.3.2 动力学分析  29-33
    2.3.3 红外光谱结果分析  33-37
  2.4 本章小结  37-38
第3章褐煤湿煤末(煤泥)制浆的流变特性试验研究  38-48
  3.1 引言  38-39
  3.2 压力驱动管道流变特性  39-45
    3.2.1 试验装置与方法  39
    3.2.2 试验基本原理  39-40
    3.2.3 试验结果分析  40-45
  3.3 旋转粘度计流变特性  45-47
    3.3.1 实验方法  45-46
    3.3.2 实验结果分析  46-47
  3.4 本章小结  47-48
第4章印尼褐煤湿煤末(煤泥)制浆中试燃烧试验  48-72
  4.1 引言  48
  4.2 中试燃烧选型  48-52
    4.2.1 锅炉炉型分析  48-49
    4.2.2 给料方式分析  49-52
    4.2.3 中试燃烧方式确定  52
  4.3 0.5MW循环流化床燃烧中试试验研究  52-64
    4.3.1 试验台描述  52-53
    4.3.2 0.5MW循环流化床冷态试验  53-55
    4.3.3 试验对象的标定  55-57
    4.3.4 循环流化床锅炉的点火升温特性  57-60
    4.3.5 不同工况下的煤泥浆中试燃烧试验  60-64
  4.4 印尼褐煤湿煤末(煤泥)回用方案  64-70
    4.4.1 煤泥浆输送系统  65-66
    4.4.2 锅炉热力计算及简图  66-70
  4.5 试验总结和问题分析  70-72
第5章全文总结与展望  72-75
  5.1 本文主要研究内容总结  72-73
  5.2 本文主要创新点  73-74
  5.3 研究展望  74-75
参考文献  75-81
作者简历  81

印尼褐煤湿煤末（煤泥）流变特性和燃烧特性研究

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